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车载土壤采样装置控制系统的设计与实现

莫迪  
【摘要】:高效率土壤样本采集是实施精准变量施肥的前提,也是精准农业体系的重要组成部分。目前国内土壤采样以人工作业为主,自主研发的土壤采样装置少,而且无法提供友好的人机交互体验,难以进行大规模推广。因此,开发新的智能化土壤采样装置控制系统具有较强的实际意义与实用价值。 本文在现有车载土壤采样装置基础上进行了控制需求分析,提出了集成蓝牙无线通讯技术,嵌入式控制技术,远程数据传输技术,数据库与信息管理技术的整体控制系统方案。系统方案包括上位机手持控制器、车载下位机驱动系统以及远程土壤样本信息管理平台,创新性地将Android智能终端作为手持控制设备,与基于嵌入式开发的车载驱动系统协同配合,实现了对车载土壤采样装置的自动化智能控制,优化了人机交互体验。方案还集成GPS定位以及GPRS远程数据传输等采样辅助功能,实现对土壤采样点地理位置信息的实时采集与远程传输。基于样本信息的维护需求,本文构建了土壤样本信息管理平台,通过现场样本条形码标识,远程数据传输存储和ASP.NET网页发布的形式实现了土壤样本信息的实时存储和数字化管理。控制系统整体性较强,辅助功能完备,具有较高的通用性和功能扩展性。 本文主要研究内容包括: 基于STC12C5A60S2单片机完成嵌入式手持控制器和车载下位机驱动系统的硬件设计与软件开发,实现控制指令收发解析,液压回路电磁阀驱动以及设备状态监测。 基于Android智能控制终端进行上位机土壤采样控制应用软件开发,实现无线蓝牙指令通讯,并拟定控制逻辑时序与指令协议。 开发土壤样本信息管理平台,构建土壤样本信息后台数据库,实现了土壤样本现场条形码标识,采样点GPS数据远程传输与土壤样本数据数字化管理。 最后通过多次实地土壤采样实验,验证了本文设计的车载土壤采样装置控制系统性能可靠,操作便捷,具有较强的适用性,很好地填补了传统采样作业的诸多功能空缺,对提高我国自主研发的车载土壤采样装置的自动化、智能化水平有积极意义。


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